Mijn studenten en ik werken aan hele kleine robots.
Deze kun je zien als mechanische versies
van iets waar jullie allemaal bekend mee zijn: een mier.
Iedereen weet dat mieren en andere net zo grote insecten
in staat zijn tot ongelooflijke dingen.
Iedereen heeft al eens een groep mieren, of iets soortgelijks,
een frietje zien wegdragen bij een picknick, bijvoorbeeld.
Maar wat zijn de echte uitdagingen bij het ontwerp van deze mieren?
Ten eerste: hoe stoppen we alle capaciteiten van een mier
in een robot die even groot is?
Eerst moeten we uitzoeken hoe we ze gaan laten bewegen
als ze zo klein zijn.
Er zijn mechanismen als poten en motoren nodig
om die voortbeweging te ondersteunen
en we hebben sensoren, kracht en controle nodig
om alles samen te voegen tot een semi-intelligente robotmier
Ten slotte, om alles functioneel te krijgen
willen we er veel bij elkaar hebben om grotere taken te kunnen uitvoeren.
Ik begin met beweeglijkheid.
Insecten bewegen zich ongelooflijk soepel.
Deze video is van UC Berkeley.
Het laat een kakkerlak zien die over ruig terrein loopt
zonder om te vallen.
Dit lukt omdat zijn poten gemaakt zijn van een combinatie van hard materiaal,
normaal gebruikt bij het maken van robots,
en zachte materialen.
Springen is een andere interessante manier van voortbewegen als je klein bent.
Deze insecten slaan energie op in een veer en laten die supersnel vrij
voor het hoge vermogen dat ze nodig hebben
om uit het water te kunnen springen.
Een van de grote bijdragen uit mijn laboratorium
is het combineren van hard en zacht materiaal
in piepkleine machines.
Dit 'machientje' is ongeveer 4 millimeter lang,
dus heel erg klein.
Het harde materiaal is silicium en het zachte materiaal is siliconenrubber.
Het basisidee is dat we het samendrukken,
energie in de veer opslaan en loslaten voor de sprong.
Nu nog zonder motor of stroom.
Het wordt aangedreven door een methode die we in mijn lab
"promovendus met pincet" noemen. (Gelach)
In de volgende video zie je
dat dit kleintje het erg goed doet.
Dit is Aaron, de promovendus in kwestie, met het pincet
en je ziet dat dit machientje van 4 millimeter
bijna 40 centimeter hoog springt.
Dat is ongeveer 100 keer zijn eigen lengte.
Het overleeft en stuitert op de tafel.
Het is erg stevig en overleeft prima totdat we het kwijtraken
omdat het zo extreem klein is.
Uiteindelijk willen we er ook motors aan toevoegen.
Studenten in het lab werken al aan millimetergrote motoren
voor die kleine, autonome robots.
Om echter nu al op deze schaal
beweeglijkheid en voortbeweging te simuleren,
spelen we vals en gebruiken we magneten.
Dit laat iets zien dat uiteindelijk deel wordt van een robotpoot.
Je ziet de siliconenrubberen gewrichten.
Een ingebouwde magneet wordt aangedreven
door een extern magnetisch veld.
Dit leidt tot de robot die ik al eerder liet zien.
Het interessante dat deze robot ons kan helpen begrijpen
is hoe insecten op deze schaal bewegen.
We hebben een erg goed beeld van hoe alles,
van kakkerlak tot olifant, beweegt.
We springen allemaal een beetje als we rennen.
Als ik heel klein ben, zal mijn voortbeweging meer afhangen
van de krachten tussen mijn voeten en de grond dan van mijn massa.
Vandaar die sprongbeweging.
Dit ventje werkt nog niet echt,
maar we hebben al grotere versies die rondrennen.
Dit is ongeveer een kubieke centimeter, erg klein dus.
Hij legt al 10 lichaamslengten per seconde af
of 10 centimeter per seconde.
Dat is best snel voor een klein ventje
en dit is alleen beperkt door onze testopstelling.
Dit geeft een idee van hoe het momenteel werkt.
We kunnen ook 3D-geprinte versies maken die over hindernissen kunnen klimmen,
zoals de kakkerlak die jullie eerder al zagen.
Uiteindelijk willen we alles in de robot krijgen.
We willen sensoren, stroom, besturing en aandrijving ineen.
Niet alles hoeft bio-gebaseerd te zijn.
Deze robot is net zo groot als een Tic Tac.
In dit geval gebruiken we geen magneten of spieren voor de voortbeweging,
maar raketten.
Dit is micro-gefabriceerd materiaal met hoge energie-inhoud.
We kunnen er kleine pixels van maken
en ze op de buik van de robot plaatsen
waardoor hij gaat springen als hij een lichtimpuls krijgt.
Deze video is een van mijn favorieten.
Dit is een robot van 300 milligram
die acht centimeter hoog springt.
De robot is 4 x 4 x 7 millimeter groot.
In het begin zie je een felle flits
waardoor het systeem reageert
en de robot door de lucht schiet.
Dat was de grote flits
en je ziet dat de robot gelanceerd wordt.
Dat allemaal zonder draden.
Alles zit in de robot en die springt als reactie
op het licht van de bureaulamp die door de student werd aangezet.
Je kan je misschien voorstellen welke toffe dingen allemaal mogelijk zijn
met robots op deze schaal die kunnen rennen, kruipen, springen en rollen.
Stel je de puinhoop voor na een natuurramp als een aardbeving.
Beeld je in dat deze kleine robots
in het puin op zoek gaan naar overlevenden.
Stel je voor dat veel kleine robots over een brug krioelen,
die brug checken en ze veilig kunnen maken
tegen instortingen zoals deze bij Minneapolis in 2007.
Of beeld je in wat je zou kunnen doen
met robots die door je bloed zwemmen.
Te gek hè? 'Fantastic Voyage', Isaac Asimov.
Je kan geopereerd worden zonder eerst opengesneden te hoeven worden.
Of we kunnen onze manier van bouwen radicaal veranderen
als we kleine robots hebben die werken net zoals termieten dat doen.
Ze bouwen ongelooflijke torens van 8 meter hoog.
Net goed geventileerde flatgebouwen.
Je vindt ze in Afrika en Australië.
Ik denk dat ik enkele mogelijkheden heb getoond
van wat we allemaal kunnen met deze kleine robots.
Tot nu toe hebben we redelijke vooruitgang geboekt, maar nog lang niet voldoende,
en hopelijk kunnen enkelen van jullie daaraan meewerken.
Heel erg bedankt.
(Applaus)